В статьях «Конденсатор, резистор, осциллограф», «Индуктивность, резистор, осциллограф» и «Конденсатор, индуктивность, энергия» были рассмотрены изменения токов и напряжений при подключения перечисленных устройств к источникам постоянного напряжения или к генераторам прямоугольных импульсов.
Завершить эту тему можно, рассмотрев процессы, протекающие при подключении цепи из конденсатора, резистора и индуктивности к генератору прямоугольных импульсов. Для иллюстрации воспользуемся средствами PROTEUS, позволяющими не только построить схему, но и заглянуть в любую точку с помощью цифрового осциллографа.
Процессор U1 выдает симметричные импульсы на ножку 6 (желтая линия осциллографа). Через резистор эти импульсы поступают на индуктивность и конденсатор, чем вызывают угасающие колебания тока и напряжения в полной цепи колебательного контура, образованного выходными цепями процессора, резистором, индуктивностью и конденсатором. Как видно по синей и красной линиям осциллографа, колебания эти угасающие, поскольку энергия колебаний расходуется на резисторе и цепях процессора.
Изменим схему так, чтобы колебания могли замыкаться помимо процессора и подберем параметры схемы и частоту процессора так, чтобы они соответствовали друг другу.
Из схемы видно, что напряжение, подаваемое на индуктивность, стало в 10 раз меньше, но частота процессора и параметры схемы образуют резонансную систему, поэтому происходит раскачивание резонансного контура до тех пор, пока не наступит равновесие, между энергией, нагревающей резистор R2 и энергией, поступающей от процессора. Вот ссылки для тех, кто захочет проверить схему и программу. Частота процессора установлена 7.89 MHz, остальные параметры видны на схеме.
Если изменить частоту подаваемых импульсов, то амплитуда напряжения на конденсаторе значительно снизится, так как отклонение от резонанса не позволяет частям схемы работать в полную силу.
Радиолюбители уже разглядели в приведенной схеме весьма неэффективную реализацию легендарной «трехточки». Если вместо R2 использовать часть катушки L1, то КПД системы резко возрастет. Кому хочется окунуться в историю радиолюбительства, наберите в поисковике «схема трехточки», Дзен и Гугл предложат Вам огромное число схем, с помощью которых можно создать простейший генератор высокочастотных колебаний почти синусоидальной формы. В шестидесятые годы прошлого столетия редкий радиолюбитель не собирал такую схему. А сколько радости было, когда на расстоянии до километра его «станцию» слышали другие радиолюбители! А ведь в качестве антенны, подключенной прямо к точке соединения конденсатора и индуктивности, использовалось 2-3 метра обычной медной проволоки, подвешенной на деревянной палке. И что самое главное – передача через антенну, излучающую казалось бы «чисто электрические» колебания, прекрасно принимали транзисторные приемники на ферритовые «чисто магнитные» антенны. Правда расстояние приема сокращалось до нескольких метров, но это уже зависело от качества приемника.
Мне неизвестно, как кусок медной проволоки преобразовывал колебания напряжения на конденсаторе в электромагнитные радиоволны, которые распространялись в воздушном пространстве вокруг этой проволоки. Но одно можно сказать точно: на «плоскую волну» эти радиоволны не были похожи. Поэтому предлагаю не останавливаться и продолжать поиски реального решения систем уравнений Максвелла, а не зацикливаться на тупом повторении моделей, принятых в учебниках.
„Смелость бывает разная. И я думаю, одна из её высших форм — смелость мысли.“ — Анатолий Абрамович Аграновский
Спасибо, что дочитали статью до конца.